JP5049465B2

JP5049465B2 - 記録装置及び記録ヘッド

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Publication number: JP5049465B2
Application number: JP2005044244A
Authority: JP
Inventors: 喜一郎高橋; 尚次大塚; 督岩崎; 稔勅使川原; 哲也枝村; 善統中川; 聡関; なおみ大塩
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2025-02-21
Also published as: US20060187247A1; CN100464985C; EP1695832A2; US20120062651A1; US7410239B2; CN1824513A; EP1695832A3; EP1695832B1; DE602006013728D1; US8079665B2; US20080273055A1; JP2006224615A

Description

本発明は記録装置及び該装置を用いた記録方法に関し、詳しくは吐出する色剤に対応する複数の記録素子列（ノズル列）の組み合わせによって画像を形成する記録装置の記録ヘッド構成に関するものである。

近年、オフィスや家庭におけるパーソナルコンピュータやワードプロセッサ、ファクシミリ等の普及により、これらの機器の情報出力機器として様々な記録方式の記録装置が提供されている。中でもインクジェット方式によるプリンタなどの記録装置は、カラー化への対応が比較的容易で、動作時の騒音も小さく、多様の記録媒体に対して高品位の画像形成が可能であり、さらに小型である等、種々の利点を有している。インクジェット記録装置においては、その記録動作工程の違いからシリアル型のものとフルライン型のものとに分類されるが、上記のようなパーソナルユース向けには、より小型で低コストに提供できるシリアル型のほうが、広い範囲に普及していると言える。

このようなシリアル型のインクジェット記録装置の普及とも相俟って、近年では更に高画質な画像を更に高速に出力する記録装置への要望も高まっており、これに対応するための様々な技術が開発されて来ている。

例えば、ハイライト部の粒状感を抑制しつつ高い階調性を得るために、基本の４色であるシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックに加えて、より色材濃度の低いライトシアンやライトマゼンタ等を適用する記録装置が既に提供されている。また、基本の４色とは異なる色相を示す、オレンジ、レッド、グリーンあるいはブルー等のようなインクを搭載して記録する方法や装置も既に開示されている。一般には、用いるインクの種類が多い程、もしくはインクの成分を適切に調整することによって、画質をより高めていくことができる。更に、染料インクと顔料インクなどのように、色相が同じであっても、浸透性や拡散性などの性質が異なるものを選択的に用いることも可能である。

よく知られた適用インクの組み合わせの１つとして、染料ブラックインク、染料イエローインク、濃、淡の染料マゼンタインク、および濃、淡の染料シアンインクの６種類のインクが挙げられる。このようなインクの組み合わせは、デジタルカメラやスキャナ等で入力された写真画像を、光沢のある記録媒体に高画質で出力する場合に特に適している。また、別の組み合わせとして、顔料ブラックインク、染料イエローインク、染料マゼンタインク、および染料シアンインクの４種類のインクを用いたものが挙げられる。この組み合わせは、黒文字や表などの様に鮮鋭度を重視する黒画像を普通紙に記録する場合に特に有効である。

また、画質に影響を与える別の因子として、記録媒体に形成されるドットの大きさが挙げられる。例えばハイライト部においては、記録部の粒状感を抑制するためにより小さなドットを用いることが適当であり、高濃度部においては十分な光学濃度を得るために大きなドットを用いることが適当と言える。このために、大と小の２段階のドットを記録可能記録ヘッドや記録方法も既に開示されている。１つの画素に対し、複数段階の濃度を表現可能とすることにより、高い画像階調性を実現することが可能となる。

一方、１つの画素に対して複数種類のインクを付与する場合には、これらが極力重なり合わないように配置した方が、高品位な画像が得られることが多い。特に、重なり合うことによって明度の低下が懸念されるシアンとマゼンタについては、同一画素の中でこれらのドットが互いに極力分離されるように工夫された案件も既に開示されている。以下、このような技術をＣＭ分離と称することとする。ＣＭ分離の詳細については、特許文献１などに既に開示されている。

ところで、以上説明したような技術をシリアル型のインクジェット記録装置で実現しようとした場合、シリアル型に特有な様々な課題も発生して来ている。例えば、シアン、マゼンタおよびイエローの各色が記録ヘッドの走査方向に並列した構成のカラーインクジェット記録装置の場合には、記録媒体へのインクの付与順序に起因する色ムラという画像弊害が知られている。上記構成の記録ヘッドの場合には、記録走査の往路と復路とで記録媒体に対するインク色の付与順序が反転する。すなわち、例えば往路ではシアン→マゼンタ→イエローの順で記録された場合、復路ではイエロー→マゼンタ→シアンの順で記録媒体にインクが付与される。この様な記録順序の差は、記録媒体上で多かれ少なかれ色相差を生み出す。よって、一様なトーンの画像を記録した場合であっても、往路で記録走査した画像領域と復路で記録走査した画像領域とが互いに異なる発色で交互に配列することにより、画像品位を著しく劣化させてしまうのである。

以上のような色むら弊害を確実に抑制するためには、往路走査のみあるいは復路走査のみで画像を形成すればよい。しかしながら、片方向のみの記録は双方向記録に比べて記録時間を大幅に増大化してしまう。このような問題に対し、記録ヘッド上の各色のノズル列を記録走査方向に対して対称的に２列ずつ配備することにより、色ムラを抑制しつつも双方向記録を実現する方法が既に開示されている（例えば、特許文献２および３参照。）。

特許文献２には、例えば、主走査方向にＣＭＹＹＭＣのような順番でノズル列が配列した対称型の記録ヘッドが開示されている。同文献では、１回の記録走査の中で、同色のインクを吐出する２列ノズル列から略均等に吐出を実行することにより、記録順序に起因する色ムラを抑制するとともに、個々のノズルの吐出ばらつきも分散させて画像上目立たなくする効果についても述べている。

また、特許文献３には、特許文献２と同様に対称に配置されたノズル列を均等に使用しつつも、同一画素に複数個の同色ドットを記録することによって多階調記録を実現する発明が開示されている。当該階調記録においては、階調値に応じて、左右のノズル列へのデータの振りまきを制御し、左右ノズル列の使用頻度をほぼ均等に維持しようとする内容が明記されている。

特開２００３−１１６０１４号公報特開２００１−９６７７０号公報特開２００１−９６７７１号公報

ところで、インクジェット記録装置のように、複数のドットを配列することによって画像を表現しようとする場合、いかに位置精度の高い状態で記録媒体にドットを形成するかどうかが、高画質を実現するための重要な課題となる。しかしながら、上述したようなシリアル型のインクジェット記録装置においては、記録ヘッドを搭載したキャリッジの移動精度、当該キャリッジへの記録ヘッドの装着精度、および記録媒体の搬送精度など、機械的な誤差を生じやすい箇所が多く含まれており、機械的な誤差はある程度免れ得ないものとなっている。このような誤差は、いずれについても、その範囲を超えると画像弊害となって確認される恐れがあるが、記録ヘッドの構成や記録方法を工夫することによって、目立たない様にすることも出来る。すなわち、機械的に生じてしまう様々な誤差を、画像上いかに目立たなくするかが次なる課題となりうる。

しかしながら、近年のように大と小の吐出口を具備する構成や、対称型の記録ヘッド構成、およびＣＭ分離のような新たな記録方法を採用した場合において、上記機械的誤差が実際にどのような弊害をもたらすかということ、また、当該弊害を抑制するためにどのような記録ヘッド構成および記録方法が適しているかということについては、十分に検討されていなかった。

本発明者らが検討を行ったところ、対象型の記録ヘッドが記録走査方向に対して傾きを持って装着されてしまった場合には、新たな画像弊害が発生することを確認した。具体的には、ＣＭＹＹＭＣのような対称型ヘッドの場合には、最も外側に位置するシアン同士のドットのずれが一番大きくなり、このようなドットのずれ量は各ノズル列の組み合わせによって異なる。このずれ量の差が周期的な色彩ムラを引き起こし、大きな画像弊害として確認されたのである。これに対し、記録ヘッド上に配列する複数のノズル列の配列状態が、上記誤差による画像劣化の度合いに大きく影響することも確認した。そして、本発明者らは鋭意検討の結果、大と小のドットを用いてＣＭ分離を実行するようなシリアル型のインクジェット記録装置における、記録ヘッドの吐出口配列構成および記録方法について、新たに最適なものを見出すに至ったのである。

すなわち、本発明の目的とするところは、大ドットと小ドットを吐出する対称型の記録ヘッドを用いて画像を形成するシリアル型のカラーインクジェット記録装置において、主走査方向の周期的なムラを極力抑制するような、記録ヘッド構成および記録装置を提供することである。

そのために本発明においては、記録媒体に色剤を付与するための複数の記録素子が所定のピッチで所定の方向に配列された記録素子列を、複数列具える記録ヘッドを用い、該記録ヘッドを前記記録素子が配列される方向と異なる方向に走査させつつ、２値の画像データに基づいて前記複数の記録素子により色剤を付与することによって、前記記録媒体に画像を形成する記録装置であって、１つの画素を構成する複数のエリアそれぞれに対する色剤のドットの記録または非記録を定めたインデックスパターンを用いて、多値の画像データから、前記２値の画像データに変換する変換手段を有し、前記記録ヘッドには、同色で同じ量の色剤を付与するための２列の記録素子列が少なくとも２種類の色剤について配備され、前記２種類の色剤のそれぞれに対応する前記２列の記録素子列が前記走査方向に対し色順が対称的となる位置に配置されるとともに、当該２列の記録素子列は、複数の記録素子が前記記録素子が配列される方向に対し前記所定のピッチの半ピッチ分ずれて配置されており、且つ、前記２種類の色剤のうち、一方の色剤を付与する前記２列の記録素子列の一方と、これにより近く位置する他方の色剤を付与する前記２列の記録素子列の一方とが、前記所定のピッチの半ピッチずれるように配置され、前記変換手段は、前記複数のエリアに記録すべき前記一方の色剤のドットの数と前記他方の色剤のドットの数とが等しく、前記一方の色剤のドットの数と前記他方の色剤のドットの数の合計が前記複数のエリアの数に等しい場合、（Ａ）前記一方の色剤のドットと前記他方の色剤のドットのそれぞれは異なるエリアに記録され、（Ｂ）前記所定の方向に連続する複数のエリアには、前記一方の色剤を付与する記録素子列の一方と、これにより近く位置する他方の色剤を付与する記録素子列の一方とによりドットが記録されるインデックスパターンを用いることを特徴とする。

本発明によれば、副走査方向の同一カラム上に形成される異色ドットは、より近い位置にあるノズル列によって記録されるようになるので、記録ヘッドが傾きを有する場合であっても、主走査方向の位置に応じて記録位置に周期的なずれが発生する場合であっても、濃度むらや色むらのない高品位な画像を形成することが出来る。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に適用するインクジェット記録装置の内部構成を示す斜視図である。

図において、３は記録ヘッドであり、２は記録ヘッド３を搭載して移動走査するためのキャリッジである。キャリッジ２は、伝動機構を構成する駆動ベルト７の一部に連結することによりキャリッジモータＭ１の駆動力を得、ガイドシャフト１３に案内支持されながら、Ａ方向に移動可能となっている。この際、キャリッジ２は、キャリッジモータＭ１の正転および逆転によって往方向または復方向の移動走査を実行することができる。８はキャリッジ２の位置を検出するためのスケールである。本実施形態のスケール８は、透明なＰＥＴフィルムに所定のピッチで黒色のバーを印刷したものを用いており、その一方はシャーシ９に固着され、他方は不図示の板バネで支持されている。スケール８のバーをキャリッジ２に設けられるセンサが光学的に検出することにより、キャリッジ２の現在位置を検出することができる。

キャリッジ２には、本記録装置で用いるインクの種類に対応してインクカートリッジ６が着脱自在に搭載される。搭載するインクカートリッジについては、簡略化して４個のみを示しているが、無論このような構成に限定されるものではない。例えば、第１および第２のブラックインク、シアン、マゼンタ、イエローの５種類のインクを用いる構成とし、インクごとに別体のインクカートリッジを５個搭載するようにしてもよい。インクの詳細については後述する。

記録開始命令を受信すると、給紙機構５が記録装置内の記録可能な位置、すなわち記録ヘッド３の走査位置まで記録媒体Ｐを搬送する。記録ヘッド３の走査位置には、プラテン１４が設けられている。プラテン１４は、記録ヘッド３によって記録が実行される位置の記録媒体Ｐを下部から支持している。

本実施形態の記録ヘッド３は、ブラックインク用チップとカラーインク用チップとから構成されている。各チップには複数の記録素子（ノズル）と、これにインクを供給するための溝が形成されており、それぞれの溝に対しては対応するインクカートリッジ６からインクが供給されるように、キャリッジ２にインク供給路が形成されている。また、キャリッジ２と記録ヘッド３とは、両部材の接合面が適切に接して所要の電気的接続が可能となるように構成されている。

本実施形態で適用する記録ヘッドの各記録素子には、インクが充填されたインク路の先端部にヒータが設けられている。記録信号に応じた電圧パルスが印加されると、電気熱変換体であるヒータは熱エネルギを発生し、インク路内に膜沸騰による気泡を生じさせる。そして、この気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させる構成となっている。記録ヘッド３は、記録信号に応じたインクの吐出を実行しながら矢印Ａ方向に移動走査する。

次に搬送系の構成について簡単に説明する。１８は不図示の搬送モータによって駆動される搬送ローラである。１５は不図示のバネにより記録媒体Ｐを搬送ローラ１８に当接するためのピンチローラ、１６はピンチローラ１５を回転自在に支持するピンチローラホルダである。また、１７は搬送ローラ１８の一端に取り付けられた搬送ローラギアを示す。搬送ローラ１８は、搬送ローラギア１７と不図示の中間ギアを介することにより、搬送モータＭ２と連結されており、搬送モータの駆動によって回転する。そして、記録ヘッド３による１回分の記録走査が終了すると、この回転動作によって、記録ヘッド３の記録幅に応じた量だけ記録媒体Ｐを搬送する。このような記録ヘッド３の記録走査と、記録媒体Ｐの搬送動作とを間欠的に繰り返すことにより、記録媒体Ｐに順次画像が形成される。

２０は、画像が形成された記録媒体Ｐを装置外ヘと排出するための排出ローラである。排出ローラ２０は、搬送ローラ１８と同様に搬送モータの駆動が伝達されることによって動作されている。

キャリッジ２が記録動作のために往復移動する範囲（走査領域）外の所定の位置（例えばホームポジションと対応する位置）には、記録ヘッド３の吐出性能を維持するための回復装置１０が配設されている。回復装置１０には、記録ヘッド３の吐出口面をキャッピングするキャッピング機構１１や、記録ヘッド３の吐出口面（各色の吐出口列が設けられた面）をクリーニングするワイピング機構１２などが配備されている。キャッピング機構１１による吐出口面のキャッピング動作に連動して、回復装置内の不図示の吸引機構（吸引ポンプ等）が動作し、各吐出口からインクを強制的に排出させることが出来る。これにより、記録ヘッド３のインク路内の増粘インクや気泡等が除去され、記録ヘッドの吐出状態が回復される。また、非記録時等に、記録ヘッド３の吐出口面をキャッピングすることによって、記録ヘッドを保護するとともにインクの乾燥を防止することができる。さらに、ワイピング機構１２は、キャッピング機構１１の近傍に配されて、記録ヘッド３の吐出口面に付着したインク滴を拭き取ることにより、そのクリーニングを行う。このようにキャッピング機構１１やワイピング機構１２を含む回復装置１０の動作によって、記録ヘッドに対するメンテナンス処理を適宜実行し、記録ヘッド３の正常な吐出状態を維持することが可能となっている。

図２は、本実施形態で適用するインクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。

コントローラ６００は、マイクロコンピュータ形態のＣＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、ＲＡＭ６０４、システムバス６０５、Ａ／Ｄ変換器６０６などで構成されている。ＲＯＭ６０２には、後述する各種記録モードの実行やその際の記録動作の制御、また、後述する画像処理のシーケンスに対応したプログラムや所要のテーブルその他の固定データが格納されている。ＡＳＩＣ６０３は、上記各記録モード実行の際のキャリッジモータＭ１の制御、紙送りモータの制御、記録ヘッド３における吐出制御等の制御信号を生成する役割を果たしている。ＲＡＭ６０４は、画像データを展開したり、作業時に一時的にデータを保存したりするための記憶領域として利用されている。システムバス６０５は、ＣＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３およびＲＡＭ６０４を相互に接続し、相互のデータ授受を実行する。Ａ／Ｄ変換器６０６は、センサ群６３０からのアナログ信号を入力してＡ／Ｄ変換し、それぞれのデジタル信号をＣＰＵ６０１に供給する。

６１０は、本実施形態のインクジェット記録装置の外部に接続され、画像データの供給源となるホスト装置である。ホスト装置６１０は、ホストコンピュータのほか、画像読取り用のリーダや、デジタルカメラなどであってもよい。ホスト装置６００とコントローラ６００との間にはインターフェース（Ｉ／Ｆ）６１１が介されており、画像データ、コマンド、ステータス信号等の情報が送受信されている。

６２０はスイッチ群である。スイッチ群６２０には、電源スイッチ６２１、プリント開始を指令するためのスイッチ６２２、および記録ヘッド３の回復処理の起動を指示するための回復スイッチ６２３など、操作者による指令入力を受容するためのスイッチが配備されている。６３０はセンサ群である。センサ群６３０には、記録ヘッド３がホームポジションｈに位置しているか否かを判断したり、上記スケール８のバーを読み取ってキャリッジの現在位置を検出したりするフォトカプラ６３１、および環境温度を検出するために装置内の適宜の箇所に設けられた温度センサ６３２等が配備されている。

６４０はキャリッジモータＭ１を駆動するドライバ、６４２は紙送りモータＭ２を駆動するための紙送りモータドライバ、更に６４４は記録ヘッド３の個々のヒータを駆動するための記録ヘッドドライバである。これらのドライバはコントローラ６００によって、その動作が制御されている。

ホスト装置６１０より画像データが入力されると、以上の構成において、ＣＰＵ６０１は、インターフェース６１１を介して転送された記録データのコマンドを解析し、記録すべき画像データをＲＡＭ６０２に展開する。

ＡＳＩＣ６０３は、各記録走査の際にＲＡＭ６０２の記憶領域（プリントバッファ）に直接アクセスし、各記録素子に対する駆動データを取得し、記録ヘッドドライバ６４４へこれを転送する。

次に本実施形態で適用可能なインクの種類について説明する。ここでは、２種類のブラックインクを用意している。第１のブラックインクは、カーボンブラックからなる顔料を色材として含有し、テキスト文書などのモノクロ記録モード時に使用される。顔料の表面にはカルボキシル基等の表面処理が施されており、これによってインク中にほぼ一様に分散した状態となっている。また、インクの水分蒸発を抑制するため、グリセリン等の多価アルコール類を保湿剤として添加されていることが好ましい。このような、第１のブラックインクによって記録を実行すると、顔料が記録媒体表層に定着するため、黒々としたシャープな文字や図形を実現することができる。なお、テキスト文書は普通紙に記録されることが多いので、記録されたドットのエッジが劣化しないことが重要な要素の１つである。しかし一方で、記録媒体への速やかな浸透や定着も取り扱上重要な要件である。よって、エッジが劣化しない範囲で普通紙への定着性を促すため、第１のブラックインクにはインクの浸透性を調整するためのアセチレングリコール系の界面活性剤を添加しても良い。更に、顔料と記録媒体との結着力を高めるために高分子ポリマーをバインダーとして添加しても良い。

一方、第２のブラックインクは、色材としてブラック染料を含有し、主にカラー記録モードで使用されるものとする。また、記録媒体の表面で十分高速なインクの浸透を実現するために、アセチレングリコール系の界面活性剤が臨界ミセル濃度以上添加されている。第２のブラックインクも第１のブラックインクと同様、水分蒸発を抑制するために、グリセリン等の多価アルコール類を保湿剤として添加されていることが好ましい。また、色材の溶解性を高めるために尿素等が添加されていても良い。

写真画像などをカラー記録する場合、本実施形態では、シアン、マゼンタ、イエロー色を発色する染料を含有した染料インクを用いている。これらのカラーインクと第１のブラックインクとを同時に用いた場合、染料インクと顔料インクとの間で浸透速度の格差が生じ、結果としてカラーインクとブラックインクの境界部分でブリーディングやフェザリングのような画像弊害が発生しやすくなる。従って、写真画像のような比較的高品位のカラー記録を行う場合には、染料インクである第２のブラックインクの方が適切であると言える。この際、カラーインクには、第２のブラックインクと同様な保湿剤、界面活性剤、および添加物を添加することが好ましい。更に、これらのインクの表面張力が概略同じになるように、界面活性剤の添加量が調整されることが望ましい。これは記録媒体に対する浸透性を均一化することで、紙面上での記録領域間のにじみ（ブリード）を抑制することができるからである。また、上記以外の例えば粘度などの特性についても、４種類のインク間でほぼ同等に調整されていることが好ましいと言える。

以上、記録する画像に対応する好ましいインクの組み合わせについて説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。本発明の効果は、インクの含有成分によって損なわれるものではなく、例えば顔料インクと染料インクを併用する形であっても実際には構わない。
次に、本実施形態で用いられる記録ヘッドの構成について説明する。
図３は、本実施形態に適用可能な記録ヘッドを、吐出口面側から観察した図である。図において、１０００は基材である。基材１０００には、カラー用チップ１１００とブラック用チップ１２００とが形成されている。ブラック用チップ１２００は、第１のブラックインクを吐出するためのノズルが配備されており、カラー用チップ１１００に比べて、記録媒体搬送方向に長い幅を有している。このようなブラック用チップ１２００によってブラック画像を記録した場合には、記録ヘッドの１回の記録走査によって記録される画像の幅が大きいので、ページを記録するために要する走査数がカラー用チップ１１００の場合よりも低減され、より短時間に所望の画像を出力することが出来る。

また、本実施形態において、カラー用チップ１１００と、ブラック用チップ１２００とは、記録媒体搬送方向に対し、若干ずれた位置に配置されている。これは、染料インクが記録された領域に顔料インクが付与されることに起因するブリードを極力低減するための構成であり、顔料インクの方が先行して記録媒体に付与されるようになっている。

次にカラー用チップ１１００について説明する。

図４は、本実施形態のカラー用チップ１１００の吐出口配列構成を示した模式図である。カラー用チップ１１００はシリコン製であり、１１００１〜１１００５の５つの溝が主走査方向に並列して形成されている。各溝には、複数の吐出口、これらに連通するインク路、インク路の一部に形成されたヒータ、および複数のインク路に共通に連通する供給路などが形成されており、１１００１および１１００５はシアン、１１００２および１１００４はマゼンタ、１１００３はイエローインクにそれぞれ対応している。すなわち、色順において記録走査方向に対称的なヘッド構成となっており、往路走査であっても復路走査であっても、記録媒体にはシアン、マゼンタ、イエロー、マゼンタ、シアンの順にインクが付与されるようになっている。

チップ１１００の各溝の間には上記ヒータを駆動するための駆動回路（不図示）が設けられている。ヒータや駆動回路は、半導体の製膜プロセスと同じプロセスによって製造することが出来る。また、インク路や吐出口は樹脂によって形成されている。さらに、シリコンチップ１１００の裏面には、各溝に対応する位置にインクを供給するためのインク供給路が設けられている。

本実施形態において、溝１１００１には大ドット用のノズル列ｃ１と小ドット用のノズル列ｃ３が、溝１１００２には大ドット用のノズル列ｍ１と小ドット用のノズル列ｍ３が、溝１１００３には大ドット用のノズル列ｙ１およびｙ２が、溝１１００４には大ドット用のノズル列ｍ４と小ドット用のノズル列ｍ２が、更に溝１１００５には大ドット用のノズル列ｃ４と小ドット用のノズル列ｃ２が、それぞれ並列して形成されている。各ノズル列には、６４ｎ個（ｎは自然数）の吐出口が６００ｄｐｉ（ドット／インチ；参考値）のピッチで記録媒体搬送方向に配列している。また、同一の溝に形成されている大小のノズル列は、記録媒体搬送方向に対し互いに１／４ピッチ（２４００ｄｐｉ）ずれた状態で配備されている。更に、ノズル列ｃ１とノズル列ｃ２のように、互いに対称的な位置に配置し、同色で同サイズのドットを記録するノズル列についても、半ピッチ分（１２００ｄｐｉ）ずれた状態で配備されている。このようにすることで、個々のノズル列が６００ｄｐｉ相当の配列密度であっても、大小それぞれのドットが１２００ｄｐｉの記録解像度で画像を形成することが出来る。すなわち、本実施形態の記録ヘッドによれば、シアンとマゼンタについては大ドットと小ドットによる１２００ｄｐｉの画像形成が可能で、イエローについては大ドットによる１２００ｄｐｉの画像形成が可能となっている。

また、本実施形態の特徴として、隣接するシアンとマゼンタのノズル列が、互いに記録媒体搬送方向に対し、半ピッチずれていることが挙げられる。そして、各記録走査で同一の走査線上に形成されるシアンとマゼンタのドットは、互いに隣接しない溝の記録素子（例えばｃ１とｍ２）によって形成され、互いに隣接する溝上の記録素子（例えばｃ１とｍ１）は、記録媒体搬送方向（副走査方向）において隣接する走査線上に記録される構成となっている。このようにするための具体的な意味を、従来の一般的な記録ヘッドと比較することによって以下に説明する。

図５は、大ドットと小ドットを吐出可能な記録ヘッドにおける、従来の一般的な構成例を示した模式図である。ここではノズル列ｃ１とノズル列ｍ１とが、副走査方向に対して同位置に形成されている。Ｃ２とＭ２の関係やＣ３とＭ３の関係も同様である。すなわち、図４に示した本実施形態の記録ヘッドとは異なり、各記録走査で同一の走査線上に形成されるシアンとマゼンタのドットは、互いに隣接する溝のノズル列（例えばｃ１とｍ１）によって形成され、離れた溝上のノズル列（例えばｃ１とｍ２）は、記録媒体搬送方向において隣接する走査線上に記録される構成となっている。このような構成は、記録ヘッドの製造工程において、従来都合の良いものとされていた。しかしながら本発明者らの検討によれば、近年の画像設計に効果的なＣＭ分離を適用する場合などにおいて、当該記録ヘッド構成が適切でないことが確認されたのである。

以下に、ＣＭ分離について簡単に説明する。背景の技術の項でも触れたが、ＣＭ分離とは記録画像の色彩表現を損なわないために、シアンドットが記録される位置とマゼンタドットが記録される位置とを分離し、両者が極力重なり合わないように制御する技術である。そしてこのＣＭ分離は、特に近年有用されているＩＮＤＥＸ技術を併用することによって、効率的に実現することが可能となっている。

図６（ａ）および（ｂ）は、上記ＩＮＤＥＸ技術を用いてＣＭ分離を実現する方法を説明するための模式図である。本実施形態のインクジェット記録装置は、６００ｐｐｉ×６００ｐｐｉの解像度で多値の画像データを受信し、当該画像データの階調値に応じて１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉの解像度で記録を行う。この際、図に示すように、入力解像度の１画素に対応する領域には、４つまでのドットが記録可能であるので、同色同径のドットについてレベル０〜レベル４までの５階調を表現することが出来る。各レベル値に対応するドットの配列は、ドットの記録・非記録が予め定められた２×２のマトリクスパターンが参照され、このマトリクスパターンを一般にＩＮＤＥＸパターンと称している。

このようなＩＮＤＥＸパターンは、インク色ごとに独立に定められている場合もあるが、ＣＭ分離を実行する場合には、シアンドットの記録位置とマゼンタドットの記録位置とが極力一致しないように定めておくことも出来る。図では、シアン、マゼンタともにレベル２の信号値が入力された場合を示している。２個のシアンドットと２個のマゼンタドットがそれぞれ対角位置に配置することによって６００ｄｐｉの１画素領域の色を表現している。ＩＮＤＥＸ技術を利用してＣＭ分離を実行する場合には、中間調においてこのようなドット配列になる場合が多いと考えられる。

このようなドットの配列を、図５で示した記録ヘッドによって実現した場合、各エリアのドットを記録するノズル列は図６（ａ）に示した様になる。ノズル列ｃ１で記録したシアンドットの真下にはノズル列ｍ２で記録したマゼンタドットが位置する。また、ノズル列ｍ１で記録したマゼンタドットの真下にはノズル列ｃ２で記録したシアンドットが位置する。すなわち、副走査方向に連続するシアンとマゼンタのドットは、比較的離れた位置にあるノズル列によって記録される。

一方、図４で説明した本実施形態の記録ヘッドを用いた場合、各エリアのドットを記録するノズル列は図６（ｂ）の様になる。ｃ１で記録したシアンドットの真下にはｍ１で記録したマゼンタドットが位置する。また、ｍ２で記録したマゼンタドットの真下にはｃ２で記録したシアンドットが位置する。すなわち、本実施形態の記録ヘッドの場合には、記録媒体搬送方向に連続するシアンとマゼンタのドットは、隣同士にある溝のノズル列によって記録される。

以下に、このような記録条件の差が画像に及ぼす影響について説明する。

図７は、上述したハーフトーン画像が副走査方向に４画素分連続した場合の記録状態を示す図である。ここで、図７（ａ）は、記録装置および記録ヘッドに誤差が含まれず、理想的に記録が実行された場合のシアンドットとマゼンタドットの配列状態を示している。シアンドットとマゼンタドットは、ＣＭ分離が理想的な状態で実現され、一様なブルー画像を形成している。

図７（ｂ）は図５に示した記録ヘッドで記録した場合のドット配置である。但し、ここでは、記録ヘッドのカラーチップ１１００が、右方向に約０．１°回転して設置されている場合を示している。この場合、各ノズル列間の記録位置ずれは、両者の主走査方向の間隔が大きいほど顕著に現れ、ｃ１やｍ１で記録したドットに対し、ｃ２やｍ２で記録したドットが下方へとずれて配置される。よって、図７（ｂ）に示すように、白紙領域の部分と必要以上にドットが重なり合う部分とが交互に現れる。図では、ｃ１とｃ２との間で、副走査方向に約１１μｍのずれが存在している場合を示している。

図８（ａ）〜（ｃ）は、記録ヘッドの主走査に伴う、各ノズル列の副走査方向への記録位置ずれの量を実際に測定した結果を示した図である。図に見る様に、一般的なシリアル型の記録装置では、主走査方向への移動に伴い、副走査方向への記録位置ずれが周期的に含まれている場合がある。これは、記録ヘッドの取り付け精度や着弾精度、記録装置本体のキャリッジの送り精度の誤差が原因と考えられている。このような周期的な誤差が含まれていたとしても、単色の記録である場合や、カラーであっても各色が同じ様にずれて記録されていれば大きな画像問題は発生し難い。しかしながら、上述の様に記録素子列が主走査方向に並列に配される記録ヘッドが傾きを持っている場合には、主走査方向の位置によって、各ノズル列のずれ量の差が大きくなる領域や少なくなる領域が周期的に現れてしまうのである。

図８（ａ）は、ノズル列ｃ１とノズル列ｍ１についての着弾位置ずれを示している。両者は記録ヘッド上で隣接した溝に位置しており、主走査全域において副走査方向へのずれ量の動向が略一致している。また、同図（ｂ）は、ノズル列ｃ１とノズル列ｍ２について示したものであり、同図（ｃ）は、ノズル列ｃ１とノズル列ｃ２について示したものである。図からも判るように、２つのノズル列の主走査方向における間隔が大きいほど、両者のずれ量の差も目立っている。

また、例えば主走査方向の位置Ａ（約７０ｍｍ付近）および位置Ｂ（約１５５ｍｍ付近）のように主走査方向の別の位置に着目してみる。この際、位置Ａにおいては、（ａ）〜（ｃ）に示した何れの組み合わせについても約３μｍ以下という比較的少ないずれ量の差になっているが、位置Ｂにおいては、（ｂ）および（ｃ）については約８μｍ程度とかなり大きなずれ量の差を有している。この様なずれ量の差は、その値が大きいことよりも、むしろその値が主走査方向の位置によって周期的に変動することが、画像弊害の大きな原因となる。すなわち、ｃ１とｍ２の様に比較的離れたノズル列によって一様な画像を形成した場合、シアンドットとマゼンタドットの重なり合いの割合や白紙領域が現れる割合（所謂エリアファクター）が、主走査方向の位置によって変動し、これが濃度ムラや色むらとなって確認されてしまうのである。

この様なエリアファクターの変動を抑制するために、例えばＩＮＤＥＸパターンを変更することも出来る。

図９は、図５で示した従来型の記録ヘッドを用いた場合でも、上記ドットの位置ずれ弊害が現れないように工夫したＩＮＤＥＸパターンの例を示している。ここでは、２×２のパターンにおいて、左側の列（カラム）はｃ１とｍ１のノズル列で、右側の列（カラム）はｃ２とｍ２のノズル列によって、シアンとマゼンタがそれぞれ２ドットずつ記録され、同一の列（カラム）に形成される異色ドットがなるべく近い位置のノズル列によって記録される様にしている。この場合、同一の列（カラム）に形成される異色ドットは、比較的近いノズル列（ｃ１とｍ１）によって同位置に記録され、比較的遠いノズル列（ｃ２とｍ２）同士の異色ドットは、これとは離れた位置に記録されている。

図７（ｃ）は、このようなＩＮＤＥＸパターンを用いて、約１°の傾きを持つ記録ヘッドによって画像を形成した場合のドット配列状態を示している。記録ヘッドが約１°の傾きを有していたとしても、同一のカラムに形成されるドットは隣り合ったノズル列（ｃ１とｍ１、あるいはｃ２とｍ２）によって記録されており、両者のずれは殆ど確認されない。一方、距離をおいたドット群同士、すなわちｃ１およびｍ１の記録位置とｃ２およびｍ２の記録位置との間隔は、図９に示した正規の位置に比べて傾きの影響を受けていることが判る。ただし、このようなずれは、エリアファクターの変動、ひいては濃度や色相の変動を引き起こすものではない。よって、図８に示したグラフの様に、主走査方向の位置に伴ってずれ量が変化しても、色むらや濃度むらが発生することは少ない。

しかしながら、図９に示したＩＮＤＥＸパターンでは、ＣＭ分離を好ましく実行することは出来ない。ＣＭ分離は、本実施形態のように小液滴なドットを記録して、より高画質な画像を形成しようとする場合に特に有効な技術である。先にも言及したが、本発明においては、小ドット記録やＣＭ分離を実現しつつも、シリアル型のカラーインクジェット記録装置に特有な主走査方向の周期的なムラを極力抑制することを目的としている。

図７（ｄ）は、図４に示した本実施形態の記録ヘッドを用いた場合のドット配置である。同図（ｂ）（ｃ）と同様に、記録ヘッドのカラーチップ１１００が、右方向に約０．１°回転して設置された場合を示している。無論、本実施形態の記録ヘッドであっても、各ノズル間の記録位置ずれは両者の主走査方向の間隔が大きいほど顕著に現れる。しかし、本実施形態においては、図６（ｂ）のようなＣＭ分離を実現するためのＩＮＤＥＸパターンを適用した場合でも、図７（ｂ）に示した様な画像弊害は現れていない。本実施形態のドット配列では、ノズル列ｃ１で記録されたシアンドットの下にはノズル列ｍ１で記録されたマゼンタドットが位置し、ノズル列ｍ２で記録されたマゼンタドットの下にはノズル列ｃ２で記録されたシアンドットが位置している。すなわち、同じカラムでは、隣り合うノズル列によってドットが記録されている。よって、同一カラム上に配列するドット同士では記録位置のずれ量に大きな差が現れない。また、距離をおいたノズル列によって形成されるドットは別のカラムに記録されるので、互いに副走査方向にずれたとしても、エリアファクターに与える影響は少ない。

結果、図７（ｄ）に示したように、本実施形態の記録ヘッドを用いた場合には白紙領域の部分と必要以上にドットが重なり合う部分とが同図（ｂ）のように明確に区分されることはなく、同図（ａ）に示した理想に近い配列状態を実現することが出来る。従って、図８で説明したような主走査方向の位置に対して副走査方向への記録位置ずれが周期的に変動する場合においても、本実施形態の記録ヘッドを適用し、図６（ｂ）に示すようなＩＮＤＥＸパターンを用いていれば、従来型の記録ヘッドを用いて記録した場合のような濃度むらや色むらは発生し難い。

以上では、大ドットを形成するノズル列ｃ１、ｃ２、ｍ１およびｍ２の記録状態について説明してきたが、小ドットを形成するノズル列ｃ３、ｍ３、ｃ４およびｍ４についても同様の効果が得られる。

図１０は、ノズル列ｃ３、ｍ３、ｃ４およびｍ４のノズル列によって吐出される小ドット用のインデックスパターンの様子を示した模式図である。小ドットについても、大ドットと同様に、シアンの小ドットとマゼンタの小ドットとが極力重なり合わないように、ＣＭ分離が施されたＩＮＤＥＸパターンが用意されている。このようなドットの配列を、図４で示した本実施形態の記録ヘッドによって実現した場合、ノズル列ｃ３で記録したシアンドットの真下にはノズル列ｍ３で記録したマゼンタドットが位置する。また、ノズル列ｍ４で記録したマゼンタドットの真下にはノズル列ｃ４で記録したシアンドットが位置する。すなわち、記録媒体搬送方向に連続するシアンとマゼンタのドットは、隣り合う溝に形成されたノズル列よって記録される。

すなわち、大ドットと同様に、主走査方向の位置に対して副走査方向への記録位置ずれが周期的に変動する場合においても、図１０に示すようなＩＮＤＥＸパターンを用いていれば、従来型の記録ヘッドを用いて記録した場合のような濃度むらや色むらは発生し難い。一般に、小ドットは大ドットに比べて機械的誤差の影響を受けやすく、色むらや濃度むらも視認されやすい状況にある。よって、本実施形態のような記録ヘッドの採用は、むしろ小ドットにおいて、より効果的な構成と言えるのである。

以上説明してきたように、本実施形態によれば、シアンおよびマゼンタによって大小のドット径を記録するための複数のノズル列を主走査方向に配列した記録ヘッドにおいて、同じ色材で同じ径のドットを記録する２つのノズル列が、記録ヘッドの主走査方向に対し対称の位置で、且つ副走査方向に対しノズルが配列するピッチの１／２だけ互いにずれて配列されており、更に、より遠い位置にあるシアンとマゼンタの２列のノズル列は、副走査方向に対しノズルの配列位置において互いにずれのない状態で配列されている。このような構成の記録ヘッドを用いて、ＩＮＤＥＸ技術を併用したＣＭ分離を実現することにより、記録ヘッドのチップに製造上の傾きが含まれていた場合であっても、記録装置に機械的誤差が含まれている場合であっても、キャリッジの移動走査に伴う濃度むらや色むらのような画像弊害を極力抑制することが可能となる。

（その他の実施形態）
図１１は、シアン、マゼンタおよびイエローに加えて、カラーインク用チップ１１００に染料ブラック用ノズル列ｋ１およびｋ２を配備した状態を示した模式図である。図３で示した記録ヘッドの様に、よりノズル数の多い顔料ブラックインクを記録するためのブラックチップが配備されている構成であったとしても、カラー用のチップ内に染料ブラックインク用のノズル列を配備することは、写真画像を高品位に実現する上で有効である。ここでは、図４で示した上記実施形態の配列構成に対し、イエロー用の溝１３００３とマゼンタ用の溝１３００５の間に染料ブラック用の溝１３００４を設けている。

図１１の構成においては、ブラック用の溝１３００４を設けたことにより、ｃ１とｃ２、ｃ３とｃ４、ｍ１とｍ２、およびｍ３とｍ４の各距離が上記実施形態よりも大きくなり、画像弊害も現れやすい。よって、図４で示した実施形態の場合より高画質な写真画像を形成可能でありながら、本発明の記録ヘッドの構成がより効果的に作用することになる。

以上説明したインクジェット記録装置においては、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックを用意した形態で説明したが、無論この他に、レッド、ブルー、グリーンなどのインクや、ライトシアン、ライトマゼンタのようなインクを用いても良い。このように採用するインク色の種類を増やしたり、形成するドット径の段階を増やしたりするほど、カラーチップに形成される溝の数が多くなり、カラーチップ自体の幅も増大する。すなわち、傾きに起因する記録位置のズレ量や変動量に起因する画像弊害への懸念も大きくなるので、本発明がより効果的に機能すると言える。

更に、以上では記録素子内にヒータを備えた構成のインクジェット記録装置を用いて説明を加えてきたが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。インクを吐出するためのエネルギがヒータのような電気熱変換体によって発生されるものでなくとも、さらに色剤自体がインクのような液体でなくとも、複数の記録素子を具備する記録ヘッドを用いて記録媒体にドットを形成することによってカラー画像を形成する記録装置であれば、本発明は有効なのである。

本発明の実施形態に適用するインクジェット記録装置の内部構成を示す斜視図である。本発明の実施形態で適用するインクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に適用可能な記録ヘッドを、吐出口面側から観察した図である。本発明の実施形態に適用するカラー用チップの吐出口配列構成を示した模式図である。大ドットと小ドットを吐出可能な記録ヘッドにおける、従来の一般的な構成例を示した模式図である。（ａ）および（ｂ）は、ＩＮＤＥＸ技術を用いてＣＭ分離を実現する方法を説明するための模式図である。（ａ）〜（ｄ）は、ハーフトーン画像が副走査方向に４画素分連続した場合の記録状態を示す図である。（ａ）〜（ｃ）は、記録ヘッドの主走査に伴う、各ノズル列の副走査方向への記録位置ずれの量を実測した結果を示した図である。ドットの位置ずれ弊害が現れないように工夫したＩＮＤＥＸパターンの例を示した図である。小ドット用のインデックスパターンの様子を示した模式図である。カラーインク用チップに染料ブラック用ノズル列を配備した状態を示した模式図である。

符号の説明

１０００基材
１１００カラー用チップ
１２００ブラック用チップ
５００１〜５００５、１１００１〜１１００５、１３００１〜１３００６溝

Claims

記録媒体に色剤を付与するための複数の記録素子が所定のピッチで所定の方向に配列された記録素子列を、複数列具える記録ヘッドを用い、該記録ヘッドを前記記録素子が配列される方向と異なる方向に走査させつつ、２値の画像データに基づいて前記複数の記録素子により色剤を付与することによって、前記記録媒体に画像を形成する記録装置であって、
１つの画素を構成する複数のエリアそれぞれに対する色剤のドットの記録または非記録を定めたインデックスパターンを用いて、多値の画像データから、前記２値の画像データに変換する変換手段を有し、
前記記録ヘッドには、同色で同じ量の色剤を付与するための２列の記録素子列が少なくとも２種類の色剤について配備され、
前記２種類の色剤のそれぞれに対応する前記２列の記録素子列が前記走査方向に対し色順が対称的となる位置に配置されるとともに、当該２列の記録素子列は、複数の記録素子が前記記録素子が配列される方向に対し前記所定のピッチの半ピッチ分ずれて配置されており、且つ、
前記２種類の色剤のうち、一方の色剤を付与する前記２列の記録素子列の一方と、これにより近く位置する他方の色剤を付与する前記２列の記録素子列の一方とが、前記所定のピッチの半ピッチずれるように配置され、
前記変換手段は、前記複数のエリアに記録すべき前記一方の色剤のドットの数と前記他方の色剤のドットの数とが等しく、前記一方の色剤のドットの数と前記他方の色剤のドットの数の合計が前記複数のエリアの数に等しい場合、（Ａ）前記一方の色剤のドットと前記他方の色剤のドットのそれぞれは異なるエリアに記録され、（Ｂ）前記所定の方向に連続する複数のエリアには、前記一方の色剤を付与する記録素子列の一方と、これにより近く位置する他方の色剤を付与する記録素子列の一方とによりドットが記録されるインデックスパターンを用いることを特徴とする記録装置。
前記画素は、前記所定の方向および前記走査方向に２行２列のエリアが構成された画素であり、
前記変換手段は、前記２列のうち、一方の列の２つのエリアには、前記一方の色剤を付与する記録素子列の一方と、これにより近く位置する他方の色剤を付与する記録素子列の一方とによりドットが記録され、他方の列の２つのエリアには、前記一方の色剤を付与する記録素子列の他方と、これにより近く位置する他方の色剤を付与する記録素子列の他方とによりドットが記録されるインデックスパターンを用いることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記記録ヘッドの走査方向によらず前記記録媒体への色剤の付与順序が同等となるように、前記２列の記録素子列が前記走査方向に対し対称的な位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
前記少なくとも２種類の色剤には、シアンおよびマゼンタが含まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の記録装置。
前記色剤は液体のインクであり、前記記録素子は内部に配備された電気熱変換体より発生した熱エネルギによって、インクを吐出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の記録装置。
記録媒体に色剤を付与するための複数の記録素子が所定のピッチで所定の方向に配列された記録素子列を、複数列具える記録ヘッドを用い、該記録ヘッドを前記記録素子が配列される方向と異なる方向に走査させつつ、２値の画像データに基づいて前記複数の記録素子により色剤を付与することによって、前記記録媒体に画像を形成する記録方法であって、
１つの画素を構成する複数のエリアそれぞれに対する色剤のドットの記録または非記録を定めたインデックスパターンを用いて、多値の画像データから、前記２値の画像データに変換する変換工程を有し、
前記記録ヘッドには、同色で同じ量の色剤を付与するための２列の記録素子列が少なくとも２種類の色剤について配備され、
前記２種類の色剤のそれぞれに対応する前記２列の記録素子列が前記走査方向に対し色順が対称的となる位置に配置されるとともに、当該２列の記録素子列は、複数の記録素子が前記記録素子が配列される方向に対し前記所定のピッチの半ピッチ分ずれて配置されており、且つ、
前記２種類の色剤のうち、一方の色剤を付与する前記２列の記録素子列の一方と、これにより近く位置する他方の色剤を付与する前記２列の記録素子列の一方とが、前記所定のピッチの半ピッチずれるように配置され、
前記変換工程では、前記複数のエリアに記録すべき前記一方の色剤のドットの数と前記他方の色剤のドットの数とが等しく、前記一方の色剤のドットの数と前記他方の色剤のドットの数の合計が前記複数のエリアの数に等しい場合、（Ａ）前記一方の色剤のドットと前記他方の色剤のドットのそれぞれは異なるエリアに記録され、（Ｂ）前記所定の方向に連続する複数のエリアには、前記一方の色剤を付与する記録素子列の一方と、これにより近く位置する他方の色剤を付与する記録素子列の一方とによりドットが記録されるインデックスパターンを用いることを特徴とする記録方法。
前記画素は、前記所定の方向および前記走査方向に２行２列のエリアが構成された画素であり、前記変換工程では、前記２列のうち、一方の列の２つのエリアには、前記一方の色剤を付与する記録素子列の一方と、これにより近く位置する他方の色剤を付与する記録素子列の一方とによりドットが記録され、他方の列の２つのエリアには、前記一方の色剤を付与する記録素子列の他方と、これにより近く位置する他方の色剤を付与する記録素子列の他方とによりドットが記録されるインデックスパターンを用いることを特徴とする請求項６に記載の記録方法。